DE102015115282A1 - Method and device for determining an orientation of a sensor unit - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren (100) zum Feststellen einer Orientierung einer Sensoreinheit (50), wobei die Sensoreinheit (50) zumindest einen Beschleunigungssensor aufweist und in einem Fahrzeug (70) eingebaut ist, umfasst: Erfassen (S110) eines ersten Sensorsignals von dem Beschleunigungssensor in einem beschleunigungsfreien Zustand des Fahrzeuges (70); Erfassen (S120) eines zweiten Sensorsignals von dem Beschleunigungssensor in Antwort auf eine Linearbeschleunigung des Fahrzeuges (70); und Ermitteln (S130) der Orientierung der Sensoreinheit relativ zu dem Fahrzeug (70) basierend auf dem ersten Sensorsignal und dem zweiten Sensorsignal.A method (100) for determining an orientation of a sensor unit (50), wherein the sensor unit (50) comprises at least one acceleration sensor and is installed in a vehicle (70), comprises: detecting (S110) a first sensor signal from the acceleration sensor in an acceleration-free manner Condition of the vehicle (70); Detecting (S120) a second sensor signal from the acceleration sensor in response to a linear acceleration of the vehicle (70); and determining (S130) the orientation of the sensor unit relative to the vehicle (70) based on the first sensor signal and the second sensor signal.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Feststellen einer Orientierung einer Sensoreinheit und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur schnellen Erkennung von Einbaurichtungen von ESP-Einheiten.The present invention relates to a method and an apparatus for detecting an orientation of a sensor unit, and more particularly to a method and apparatus for quickly detecting mounting directions of ESP units.

ESP-Einheiten (ESP = Elektronisches Stabilitätsprogramm) sind Fahrassistenzsysteme, die abnorme Fahrzeuglagen feststellen und, basierend darauf, entsprechende Gegenreaktionen veranlassen. Um ihre Funktion zu erfüllen, besitzen ESP-Einheiten typischerweise zumindest einen Gierraten- und einen Querbeschleunigungssensor. Diese Sensoren bilden eine Sensoreinheit. Bei gegenwärtig üblichen ESP-Einheiten muss diese Sensoreinheit mit einer bestimmten Richtungsorientierung in dem Fahrzeug verbaut sein. Nur dann kann sie ordnungsgemäß funktionieren und etwaige abnorme Querbeschleunigungen können eindeutig von normalen Fahrzeuglängsbeschleunigungen oder Bremsvorgängen unterschieden werden.Electronic Stability Program (ESP) units are driver assistance systems that detect abnormal vehicle conditions and, based on them, cause corresponding backlashes. To perform their function, ESP units typically have at least one yaw rate and one lateral acceleration sensor. These sensors form a sensor unit. In currently conventional ESP units, this sensor unit must be installed with a specific directional orientation in the vehicle. Only then can it function properly and any abnormal lateral accelerations can be clearly distinguished from normal vehicle longitudinal accelerations or braking.

Wegen der Bedeutung des ESPs ist es daher erforderlich, dessen Einbau zu überprüfen, um so zuverlässig zu gewährleisten, dass das ESP ordnungsgemäß und nicht aus Versehen verkehrt herum eingesetzt wurde.Because of the importance of the ESP, it is therefore necessary to check its installation so as to reliably ensure that the ESP has been used properly and not accidentally upside down.

Um die Orientierung der Sensoreinheit zu überprüfen, wird bei heutigen Systemen ein Verfahren angewandt, bei welchem zumindest eine Kurvenfahrt erforderlich ist, um so Giergeschwindigkeiten des Fahrzeuges aus mehreren Sensorsignalen unabhängig voneinander zu berechnen. Dabei wird geprüft, ob die Gierraten, die aus verschiedenen Eingangswerten berechnet werden, innerhalb gewisser Toleranzen und insbesondere in ihrem Vorzeichen übereinstimmen. Ein solches Verfahren ist in dem Dokument EP 1 118 519 beschrieben, wobei gemäß dem beschriebenen Verfahren das Fahrzeug zumindest eine Kurvenfahrt absolviert, um die Messung durchzuführen. Diese Vorgehensweise ist zunächst aufwendig, da eine entsprechende Teststrecke mit einer ausreichenden Kurve vorhanden sein muss. Außerdem birgt sie das Risiko, dass bei Zwischenfällen bereits bei der ersten Kurvenfahrt ein ESP-Eingriff erforderlich sein könnte, obwohl das ESP noch nicht geprüft ist. Schließlich kann eine eventuell notwendige Fehlerwarnung wegen der möglichen falschen Einbaulage erst in oder nach der ersten Kurvenfahrt erfolgen, was den Fahrer von seiner Fahrtätigkeit ablenkt. Um dies zu vermeiden, besteht ein Bedarf nach alternativen Möglichkeiten zur zuverlässigen Einbauüberprüfung einer ESP-Einheit in einem Fahrzeug.In order to check the orientation of the sensor unit, a method is used in today's systems in which at least one cornering is required so as to calculate yaw rates of the vehicle from several sensor signals independently. It is checked whether the yaw rates, which are calculated from different input values, agree within certain tolerances and especially in their sign. Such a method is in the document EP 1 118 519 described, wherein according to the described method, the vehicle completes at least one cornering to perform the measurement. This procedure is initially complicated, since a corresponding test track with a sufficient curve must be present. In addition, it carries the risk that in case of incidents an ESP intervention could be required at the very first cornering, even though the ESP has not yet been tested. Finally, a possibly necessary error warning due to the possible wrong mounting position can only be done in or after the first cornering, which distracts the driver from his driving activity. To avoid this, there is a need for alternative ways to reliably inspect an ESP unit in a vehicle.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Feststellen einer Orientierung einer Sensoreinheit bereitzustellen, die die oben genannten Nachteile nicht aufweisen und insbesondere eine risikoarme Überprüfung der Orientierung ermöglichen.The object of the present invention is to provide a method and a device for determining an orientation of a sensor unit which do not have the above-mentioned disadvantages and in particular make it possible to carry out low-risk checking of the orientation.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 4 und durch eine Vorrichtung nach Anspruch 10 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche.This object is achieved by a method according to claim 1 or claim 4 and by an apparatus according to claim 10. The dependent claims relate to further advantageous embodiments of the subject matters of the independent claims.

Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein erstes Verfahren zum Feststellen einer Orientierung einer Sensoreinheit, wobei die Sensoreinheit zumindest einen Beschleunigungssensor aufweist und in einem Fahrzeug eingebaut ist. Das erste Verfahren umfasst die Schritte: Erfassen eines ersten Sensorsignals von dem Beschleunigungssensor in einem beschleunigungsfreien Zustand (z. B. Stillstand oder Ruhezustand) des Fahrzeuges; Erfassen eines zweiten Sensorsignals von dem Beschleunigungssensor in Antwort auf eine Linearbeschleunigung des Fahrzeuges; und Ermitteln der Orientierung der Sensoreinheit relativ zu dem Fahrzeug basierend auf dem ersten Sensorsignal und dem zweiten Sensorsignal.In particular, the present invention relates to a first method for determining an orientation of a sensor unit, wherein the sensor unit has at least one acceleration sensor and is installed in a vehicle. The first method comprises the steps of: detecting a first sensor signal from the acceleration sensor in an acceleration-free state (eg, stoppage or rest state) of the vehicle; Detecting a second sensor signal from the acceleration sensor in response to a linear acceleration of the vehicle; and determining the orientation of the sensor unit relative to the vehicle based on the first sensor signal and the second sensor signal.

Die genannte Reihenfolge der Schritte (auch der weiteren Schritte) impliziert keine zeitliche Abfolge oder nur insoweit, wie es zwingend erforderlich ist. Beispielweise kann zunächst das erste Sensorsignal erfasst werden und danach erfolgt die Erfassung des zweiten Sensorsignals (d. h. der Beschleunigung). Es kann aber auch zunächst beschleunigt und das zweite Sensorsignal erfasst werden und anschließend wird das erste Sensorsignal erfasst.The stated order of the steps (also the further steps) does not imply a time sequence or only insofar as it is absolutely necessary. For example, firstly the first sensor signal can be detected and then the second sensor signal (that is to say the acceleration) is detected. However, it can also be accelerated initially and the second sensor signal can be detected, and then the first sensor signal is detected.

Unter einer Orientierung der Sensoreinheit ist deren räumliche Ausrichtung in Bezug auf ein Koordinatensystem des Fahrzeuges zu verstehen, so dass bei bekannter Orientierung Sensorsignale wie beispielsweise ein Beschleunigungswert in einer bestimmten Richtung eindeutig einer Fahrzeugrichtung (z. B. einer Fahrzeuglängsrichtung, einer Vertikalrichtung oder einer Fahrzeugquerrichtung) zugeordnet werden kann. Somit kann die Sensoreinheit entsprechend geeicht, aber auch ein falscher Einbau festgestellt werden.An orientation of the sensor unit is understood to mean its spatial orientation with respect to a coordinate system of the vehicle, so that, with known orientation, sensor signals such as an acceleration value in a specific direction unambiguously a vehicle direction (eg a vehicle longitudinal direction, a vertical direction or a vehicle transverse direction) can be assigned. Thus, the sensor unit can be calibrated accordingly, but also a wrong installation can be determined.

Der Begriff „Erfassen von Sensorsignalen” wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung breit ausgelegt und umfasst nicht nur das Auslesen eines entsprechenden Sensorsignals, sondern ebenfalls ein Abfragen oder ein einfaches Empfangen von Sensorsignalen, die beispielsweise von einer Steuereinheit bereitgestellt werden. The term "detection of sensor signals" is interpreted broadly in the context of the present invention and includes not only the reading of a corresponding sensor signal, but also a query or a simple reception of sensor signals, which are provided for example by a control unit.

Der beschleunigungsfreie Zustand oder der Ruhezustand kann allgemein als ein Zustand definiert werden, in dem auf das Fahrzeug nur die Erdbeschleunigung wirkt, d. h. das Fahrzeug kann entweder stehen oder sich mit einer konstanten, geradlinigen Geschwindigkeit bewegen oder einfach ausrollen.The acceleration-free state or the rest state may be generally defined as a state in which only acceleration due to gravity acts on the vehicle, i. H. The vehicle can either stand or move at a constant, straight-line speed or simply roll out.

Die Linearbeschleunigung kann sich sowohl auf eine Geschwindigkeitszunahme als auch auf eine Geschwindigkeitsabnahme (d. h. Bremsen) beziehen. Somit kann der Ruhezustand bei einer Bewegung mit konstanter, von Null verschiedenen, Geschwindigkeit vermessen werden und bei einem anschließenden Abbremsen wird das zweite Sensorsignal erfasst.Linear acceleration may refer to both an increase in speed and a decrease in speed (i.e., braking). Thus, the idle state can be measured in a movement with a constant, nonzero speed, and in a subsequent deceleration the second sensor signal is detected.

Sofern nicht eindeutig darauf hingewiesen wird, soll in der vorliegenden Anmeldung eine parallele Ausrichtung auch den Fall der antiparallelen Ausrichtung mit einschließen (d. h. Geraden, die nicht parallele sind, sind auch nicht antiparallel).Unless otherwise indicated, in the present application, parallel alignment shall also include the case of antiparallel alignment (i.e., non-parallel lines are also not antiparallel).

Die oben genannte Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung dadurch gelöst, dass ein erstes Sensorsignal genutzt wird, um eine Vertikalrichtung anhand der Gravitationsbeschleunigung zu finden oder zu definieren, und das zweite Sensorsignal (ein Beschleunigungswert) während einer Linearbeschleunigung genutzt wird, um eine Längsrichtung des Fahrzeuges mit der Richtung der Linearbeschleunigung zu definieren bzw. um eine potentielle Verdrehung um die Vertikalachse festzustellen.The above object is achieved by the present invention in that a first sensor signal is used to find or define a vertical direction based on the gravitational acceleration, and the second sensor signal (an acceleration value) during a linear acceleration is utilized about a longitudinal direction of the vehicle to define with the direction of the linear acceleration or to determine a potential rotation about the vertical axis.

Die Sensoreinheit kann insbesondere in oder an einer ESP-Einheit angeordnet sein, so dass ebenfalls die Orientierung der ESP-Einheit bekannt ist, wenn die Sensoreinheit entsprechend vermessen wurde. Um beispielsweise Gierraten-Sensoren in der ESP-Einheit zu eichen, ist somit keine Kurvenfahrt erforderlich, da mit der Feststellung der Orientierung der Sensoreinheit ebenfalls eine Orientierung der in der ESP-Einheit vorhandenen Sensoren wie beispielsweise dem Gierraten-Sensor bekannt sind. Der Ruhezustand kann wie gesagt bereits vor dem Anfahren des Fahrzeuges untersucht werden, so dass durch ein einfaches Beschleunigen des Fahrzeuges auf einer relativ kurzen Strecke bereits festgestellt werden kann, ob die beispielhafte ESP-Einheit korrekt eingebaut wurde.The sensor unit may in particular be arranged in or on an ESP unit, so that the orientation of the ESP unit is also known if the sensor unit has been measured accordingly. To calibrate, for example, yaw rate sensors in the ESP unit, no cornering is thus required, since with the determination of the orientation of the sensor unit also an orientation of existing sensors in the ESP unit such as the yaw rate sensor are known. As already stated, the idle state can already be examined before starting the vehicle, so that by simply accelerating the vehicle over a relatively short distance it can already be determined whether the exemplary ESP unit has been installed correctly.

Der genutzte Beschleunigungssensor kann Sensorsignale für eine erste Beschleunigungsachse, eine zweite Beschleunigungsachse und eine dritte Beschleunigungsachse ausgeben und das Fahrzeug definiert eine Längsachse, eine Querachse und eine Vertikalachse, wobei die Vertikalachse parallel zu einem Erdbeschleunigungsvektor liegt und die Längsachse parallel zu der Linearbeschleunigung liegt. Mit diesen Definitionen kann der Schritt des Ermittelns weiter Folgendes umfassen: Aus dem ersten Sensorsignal wird ein erster Winkel einer Drehung um die Längsachse und ein zweiter Winkel einer Drehung um die Querachse ermittelt. Der erste Winkel und der zweite Winkel sind dadurch definiert, dass die zugehörigen Drehungen den Gravitationsbeschleunigungsvektor parallel (oder antiparallel) zu der Vertikalachse ausrichten.The used acceleration sensor may output sensor signals for a first acceleration axis, a second acceleration axis, and a third acceleration axis, and the vehicle defines a longitudinal axis, a lateral axis, and a vertical axis, wherein the vertical axis is parallel to a gravitational acceleration vector and the longitudinal axis is parallel to the linear acceleration. With these definitions, the step of determining may further include: determining from the first sensor signal a first angle of rotation about the longitudinal axis and a second angle of rotation about the transverse axis. The first angle and the second angle are defined by the associated rotations aligning the gravitational acceleration vector in parallel (or anti-parallel) to the vertical axis.

Außerdem kann ein Speichern der durch den ersten Winkel und den zweiten Winkel definierten Abgleichdrehung umfasst sein, um eine Transformation zu ermöglichen, so dass Sensorsignale des Beschleunigungssensors im Ruhezustand des Fahrzeuges nur eine Beschleunigung entlang der dritten Beschleunigungsachse anzeigen. Somit wäre der Beschleunigungssensor richtig kalibriert.In addition, storing the adjustment rotation defined by the first angle and the second angle may be included to enable transformation so that sensor signals of the acceleration sensor in the idle state of the vehicle indicate only acceleration along the third acceleration axis. Thus, the acceleration sensor would be calibrated properly.

Die definierte Transformation muss natürlich nicht zwingenderweise ausgeführt werden. Vielmehr reicht es aus, wenn die entsprechenden Winkel bekannt sind, so dass die entsprechenden Sensorsignale, die von der beispielhaften ESP-Einheit erfasst werden richtig gedeutet werden können. Ein möglicherweise schräger Einbau kann dadurch kompensiert werden. Ebenso können die ermittelten Winkel auch nur dem Zweck dienen, den Fahrer bei einem Überschreiten einer Toleranzabweichung von einem Idealeinbau über einen Fehleinbau zu warnen. Daraufhin kann dann der Einbau überprüft werden.Of course, the defined transformation does not necessarily have to be executed. Rather, it is sufficient if the corresponding angles are known, so that the corresponding sensor signals detected by the exemplary ESP unit can be interpreted correctly. A possibly oblique installation can be compensated. Likewise, the determined angle can serve only the purpose of warning the driver when a tolerance deviation from an ideal installation on a misplacement is exceeded. Then the installation can be checked.

Das Ermitteln der Orientierung mittels der genannten Winkel ist eine Möglichkeit. Darüber hinaus gibt es mehrere mathematisch äquivalente Möglichkeiten, um eine räumliche Drehung der Sensoreinheit in Bezug auf das Fahrzeug festzustellen und entsprechend zu parametrisieren, so dass der korrekte Einbau festgestellt werden kann bzw. mögliche Neigungen entsprechend kompensiert und die Sensorsignale richtig interpretiert werden können.Determining the orientation by means of the mentioned angles is one possibility. In addition, there are several mathematically equivalent ways to detect a spatial rotation of the sensor unit with respect to the vehicle and to parameterize accordingly, so that the correct installation can be determined or possible inclinations compensated accordingly and the sensor signals can be interpreted correctly.

Der Beschleunigungssensor kann beispielsweise ein dreidimensionaler (3D) Sensor sein und somit drei unabhängige Beschleunigungswerte für drei Achsen (Richtungen) feststellen. Die genannten Achsen müssen nicht notwendigerweise orthogonal aufeinander stehen, jedoch linear unabhängig voneinander sein. Ein 3D-Beschleunigungssensor kann natürlich durch mehrere unabhängige eindimensionale (1D) und/oder zweidimensionale (2D) Beschleunigungssensoren (die ein oder zwei Beschleunigungen unabhängig messen können) aufgebaut sein. The acceleration sensor may, for example, be a three-dimensional (3D) sensor and thus detect three independent acceleration values for three axes (directions). The said axes do not necessarily have to be orthogonal to one another, but to be linearly independent of one another. Of course, a 3D acceleration sensor may be constructed by a plurality of independent one-dimensional (1D) and / or two-dimensional (2D) acceleration sensors (which can independently measure one or two accelerations).

Bei weiteren Ausführungsbeispielen umfasst das erste Verfahren außerdem ein Erfassen eines Bewegungssignals von zumindest einem Bewegungssensor und ein Feststellen eines Fahrzeugstillstandes (oder eines beschleunigungsfreien Zustandes) basierend auf dem Bewegungssignal.In further embodiments, the first method further comprises detecting a motion signal from at least one motion sensor and detecting a vehicle stall (or an acceleration-free state) based on the motion signal.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein zweites Verfahren zum Feststellen einer Orientierung einer Sensoreinheit eines Fahrzeuges, wobei für das Fahrzeug wieder eine Längsachse, eine Querachse und eine Vertikalachse definiert ist.The present invention also relates to a second method for determining an orientation of a sensor unit of a vehicle, wherein for the vehicle again a longitudinal axis, a transverse axis and a vertical axis is defined.

Die Vertikalachse ist parallel zu einem Erdbeschleunigungsvektor und die Sensoreinheit weist zumindest einen Beschleunigungssensor mit einer vorbestimmten Ausrichtung zur Vertikalachse auf und ist ausgebildet, um Sensorsignale für eine erste Beschleunigungsachse und eine zweite Beschleunigungsachse, die verschieden sind von der Vertikalachse, auszugeben. Das zweite Verfahren umfasst die Schritte: Erfassen eines Beschleunigungssensorsignals (zweite Sensorsignal) des Beschleunigungssensors in Antwort auf eine Linearbeschleunigung des Fahrzeuges entlang der Längsachse, und Ermitteln der Orientierung der Sensoreinheit in einer Ebene, die durch die Längsachse und Querachse aufgespannt wird, basierend auf dem erfassten Beschleunigungssensorsignal.The vertical axis is parallel to a gravitational acceleration vector, and the sensor unit has at least one acceleration sensor with a predetermined alignment with the vertical axis and is configured to output sensor signals for a first acceleration axis and a second acceleration axis different from the vertical axis. The second method comprises the steps of detecting an acceleration sensor signal (second sensor signal) of the acceleration sensor in response to a linear acceleration of the vehicle along the longitudinal axis, and determining the orientation of the sensor unit in a plane spanned by the longitudinal axis and the transverse axis based on the detected one acceleration sensor signal.

Bei weiteren Ausführungsbeispielen umfassen die Verfahren außerdem ein Ermitteln aus dem zweiten Sensorsignal eines dritten Winkels einer Drehung um die dritte Beschleunigungsachse. Der dritte Winkel ist dadurch definiert, dass die zugehörige Drehung die Linearbeschleunigung des Fahrzeuges parallel oder antiparallel zu der ersten Beschleunigungsachse ausrichtet.In other embodiments, the methods further include determining from the second sensor signal a third angle of rotation about the third acceleration axis. The third angle is defined by the fact that the associated rotation aligns the linear acceleration of the vehicle parallel or antiparallel to the first axis of acceleration.

Optional umfassen die Verfahren weiter ein Speichern der durch den dritten Winkel definierten Kompensationsdrehung, um eine Transformation zu ermöglichen, so dass Sensorsignale des Beschleunigungssensors bei Beschleunigungen entlang der Längsachse des Fahrzeuges nur eine Beschleunigung entlang der ersten Beschleunigungsachse anzeigen.Optionally, the methods further include storing the compensation rotation defined by the third angle to enable transformation, such that sensor signals of the acceleration sensor indicate only acceleration along the first acceleration axis at accelerations along the longitudinal axis of the vehicle.

Die Verfahren werden vorzugsweise während einer Geradeausfahrt (bzw. Ruhezustand) des Fahrzeuges ausgeführt. Dies kann jedoch nicht immer sichergestellt werden. Daher umfasst das Fahrzeug optional einen oder mehrere weitere Sensoren, die eine Drehung von zumindest einem Fahrzeugrad direkt oder indirekt erfassen, um so eine Geschwindigkeit und aus deren zeitlichem Verlauf eine Beschleunigung zu ermitteln. Daher können die Verfahren weiter folgende Schritte umfassen: Ermitteln eines Beschleunigungswertes des Fahrzeuges durch Erfassen von Sensorsignalen von dem weiteren Sensor; Ermitteln eines Betrages der Linearbeschleunigung basierend auf dem zweiten Sensorsignal; und Feststellen einer Abweichung des Beschleunigungswertes von dem Betrag der Linearbeschleunigung und Berücksichtigen der Abweichung in dem Schritt des Ermittelns der Orientierung.The methods are preferably carried out during a straight-ahead drive (or resting state) of the vehicle. However, this can not always be guaranteed. Thus, the vehicle optionally includes one or more other sensors that detect, directly or indirectly, a rotation of at least one vehicle wheel so as to determine a speed and an acceleration thereof over time. Therefore, the methods may further include the steps of: determining an acceleration value of the vehicle by detecting sensor signals from the another sensor; Determining an amount of linear acceleration based on the second sensor signal; and determining a deviation of the acceleration value from the amount of linear acceleration and taking into account the deviation in the step of determining the orientation.

Bei weiteren Ausführungsbeispielen umfassen die Verfahren außerdem ein Ausgeben einer Warnung, falls die ermittelte Orientierung der Sensoreinheit einen Fehleinbau signalisiert. Der Fehleinbau kann als eine Abweichung von einem Normzustand definiert werden.In further embodiments, the methods also include outputting a warning, if the determined orientation of the sensor unit signals a misincorporation. The misincorporation can be defined as a deviation from a standard condition.

Ausführungsbeispiele umfassen auch ein Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm, welches ausgebildet ist, um eine Vorrichtung zu veranlassen, eines der zuvor beschriebenen Verfahren auszuführen, wenn es auf einem Prozessor (Verarbeitungseinheit) läuft. Das Speichermedium kann ein maschinenlesbares Medium sein, das einem Mechanismus zum Speichern oder Übertragen von Daten in einer von einer Maschine (z. B. einem Computer) lesbaren Form beinhalten. Die Vorrichtung kann beispielsweise eine Steuereinheit mit einem Prozessor sein, auf welchem das Computerprogramm läuft.Embodiments also include a storage medium having a computer program stored thereon configured to cause a device to execute one of the previously described methods when running on a processor (processing unit). The storage medium may be a machine-readable medium that includes a mechanism for storing or transferring data in a form readable by a machine (eg, a computer). The device can be, for example, a control unit with a processor on which the computer program runs.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich somit ebenfalls auf eine Vorrichtung zum Feststellen einer Orientierung einer Sensoreinheit, wobei die Sensoreinheit zumindest einen Beschleunigungssensor aufweist und in einem Fahrzeug eingebaut ist. Die Vorrichtung ist beispielsweise die oben genannte Steuereinheit, die das oben beschriebene Verfahren ausführt und die folgende Merkmale umfasst: eine Erfassungseinheit zum Erfassen eines ersten Sensorsignals von dem Beschleunigungssensor in einem beschleunigungsfreien Zustand des Fahrzeuges und/oder eines zweiten Sensorsignals von dem Beschleunigungssensor in Antwort auf eine Linearbeschleunigung des Fahrzeuges. Die Vorrichtung umfasst weiter eine Verarbeitungseinheit zum Ermitteln der Orientierung der Sensoreinheit relativ zu dem Fahrzeug basierend auf dem ersten Sensorsignal und/oder dem zweiten Sensorsignal. Die Speichereinheit dient dem Abspeichern der Resultate (z. B. der ermittelten Winkel).The present invention thus also relates to a device for determining an orientation of a sensor unit, wherein the sensor unit has at least one acceleration sensor and is installed in a vehicle. The device is, for example, the above-mentioned control unit which executes the above-described method and comprises: a detection unit for detecting a first sensor signal from the acceleration sensor in an acceleration-free state of the vehicle and / or a second sensor signal from the acceleration sensor in response to a linear acceleration of the vehicle. The apparatus further comprises a processing unit for determining the orientation of the sensor unit relative to the vehicle based on the first sensor signal and / or the second sensor signal. The memory unit serves to store the results (eg the determined angle).

In der Vorrichtung kann der Beschleunigungssensor der zuvor erwähnte drei-Achsen Beschleunigungssensor sein, der eine vorbestimmte Lage zu einem in dem Fahrzeug verbauten ESP aufweisen kann, so dass die ermittelte Orientierung der Sensoreinheit ebenso die Orientierung des ESP anzeigt. Optional kann der Beschleunigungssensor in dem ESP auch integriert sein und einem gemeinsamen Gehäuse zusammen mit dem ESP untergebracht sein.In the apparatus, the acceleration sensor may be the aforementioned three-axis acceleration sensor which may have a predetermined attitude to an ESP installed in the vehicle, so that the detected orientation of the sensor unit also indicates the orientation of the ESP. Optionally, the acceleration sensor may also be integrated in the ESP and housed in a common housing together with the ESP.

Die vorliegenden bezieht sich auch auf ein Fahrzeug mit einer Sensoreinheit, die zumindest einen Beschleunigungssensor aufweist, und eine zuvor beschriebene Vorrichtung aufweist.The present invention also relates to a vehicle having a sensor unit which has at least one acceleration sensor and a device as described above.

Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden von der folgenden detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele, die jedoch nicht so verstanden werden sollten, dass sie die Offenbarung auf die spezifischen Ausführungsformen einschränkt, sondern lediglich der Erklärung und dem Verständnis dienen.The embodiments of the present invention will be better understood from the following detailed description and the accompanying drawings of the different embodiments, which should not be construed as limiting the disclosure to the specific embodiments, but for explanation and understanding only.

1A, B zeigen Flussdiagramme von Verfahren zum Feststellen einer Orientierung einer Sensoreinheit gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. 1A FIGS. 1 B, B are flowcharts of methods for determining an orientation of a sensor unit according to embodiments of the present invention.

2 zeigt eine Vorrichtung zum Feststellen einer Orientierung einer Sensoreinheit gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. 2 shows an apparatus for determining an orientation of a sensor unit according to embodiments of the present invention.

3 zeigt eine beispielhaftes Fahrzeug mit eingebauter Sensoreinheit im Fahrzeugstillstand. 3 shows an exemplary vehicle with built-in sensor unit during vehicle standstill.

4 zeigt eine beispielhafte Ausrichtung eines gemessenen Beschleunigungsvektors während des Fahrzeugstillstandes. 4 shows an exemplary orientation of a measured acceleration vector during vehicle standstill.

5 zeigt das Resultat einer Drehung um eine x-Achse. 5 shows the result of a rotation about an x-axis.

6 zeigt das Resultat einer anschließenden Drehung um eine y-Achse. 6 shows the result of a subsequent rotation about a y-axis.

7 zeigt das Fahrzeug mit einer in der xy-Ebene verdrehten Sensoreinheit. 7 shows the vehicle with a twisted in the xy plane sensor unit.

8 zeigt die sich überlagernde Erdbeschleunigung mit einer Fahrzeugbeschleunigung vor einer Kompensation von Verdrehungen. 8th shows the superimposed gravitational acceleration with a vehicle acceleration before compensating for twists.

9 zeigt die resultierende Gesamtbeschleunigung nach der Kompensation von Verdrehungen aus einer aufrechten Position. 9 shows the resulting total acceleration after compensating for twists from an upright position.

10 zeigt das endgültige Resultat nach Kompensation aller Verdrehungen der Sensoreinheit. 10 shows the final result after compensation of all twists of the sensor unit.

1A, B zeigen Flussdiagramme von Verfahren zum Feststellen einer Orientierung einer Sensoreinheit gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. 1A FIGS. 1 B, B are flowcharts of methods for determining an orientation of a sensor unit according to embodiments of the present invention.

1A veranschaulicht ein erstes Verfahren zum Feststellen einer Orientierung einer Sensoreinheit. Die Sensoreinheit weist zumindest einen Beschleunigungssensor auf und ist in einem Fahrzeug eingebaut. Das Verfahren umfasst die Schritte: Erfassen S110 eines ersten Sensorsignals von dem Beschleunigungssensor in einem beschleunigungsfreien Zustand des Fahrzeuges; Erfassen S120 eines zweiten Sensorsignals von dem Beschleunigungssensor in Antwort auf eine Linearbeschleunigung des Fahrzeuges; und Ermitteln S130 der Orientierung der Sensoreinheit relativ zu dem Fahrzeug basierend auf dem ersten Sensorsignal und dem zweiten Sensorsignal. 1A illustrates a first method for determining an orientation of a sensor unit. The sensor unit has at least one acceleration sensor and is installed in a vehicle. The method comprises the steps of: detecting S110 a first sensor signal from the acceleration sensor in an acceleration-free state of the vehicle; Detecting S120 a second sensor signal from the acceleration sensor in response to a linear acceleration of the vehicle; and determining S130 the orientation of the sensor unit relative to the vehicle based on the first sensor signal and the second sensor signal.

1B veranschaulicht ein zweites Verfahren zum Feststellen einer Orientierung einer Sensoreinheit eines Fahrzeuges, wobei das Fahrzeug eine Längsachse, eine Querachse und eine Vertikalachse definiert. Die Vertikalachse liegt parallel zu einem Erdbeschleunigungsvektor (unter der Annahme, dass das Fahrzeug aufrecht steht). Die Sensoreinheit umfasst zumindest einen Beschleunigungssensor und ist ausgebildet, um Sensorsignale (d. h. Beschleunigungswerte) für eine erste Beschleunigungsachse und eine zweite Beschleunigungsachse, die verschieden von der Vertikalachse z sind, auszugeben. Im Unterschied zum ersten Verfahren wird hier vorausgesetzt, dass der Beschleunigungssensor eine vorbestimmte Ausrichtung zur Vertikalachse aufweist. Das zweite Verfahren umfasst die Schritte: Erfassen S210 eines Beschleunigungssensorsignals (zweites Sensorsignal) des Beschleunigungssensors in Antwort auf eine Linearbeschleunigung des Fahrzeuges entlang der Längsachse; und Ermitteln S220 der Orientierung der Sensoreinheit in einer Ebene, die durch die Längsachse und Querachse der Fahrzeugs aufgespannt wird, basierend auf dem erfassten Beschleunigungssensorsignal. 1B illustrates a second method for determining an orientation of a sensor unit of a vehicle, wherein the vehicle defines a longitudinal axis, a transverse axis and a vertical axis. The vertical axis is parallel to a gravity acceleration vector (assuming the vehicle is upright). The sensor unit comprises at least one acceleration sensor and is designed to Output sensor signals (ie acceleration values) for a first acceleration axis and a second acceleration axis, which are different from the vertical axis z. In contrast to the first method, it is assumed here that the acceleration sensor has a predetermined alignment with the vertical axis. The second method comprises the steps of: detecting S210 an acceleration sensor signal (second sensor signal) of the acceleration sensor in response to a linear acceleration of the vehicle along the longitudinal axis; and determining S220 the orientation of the sensor unit in a plane subtended by the longitudinal and transverse axes of the vehicle based on the detected acceleration sensor signal.

2 zeigt eine Vorrichtung 300 zum Ausführen des ersten und/oder des zweiten Verfahrens, um die Orientierung einer in einem Fahrzeug 70 angebrachten Sensoreinheit 50 festzustellen. Die Vorrichtung 300 umfasst eine Erfassungseinheit 310, eine Verarbeitungseinheit 320 und eine optionale Speichereinheit 330. Die Erfassungseinheit 310 ist ausgebildet, um Sensorsignale von einer Sensoreinheit 50 (z. B. einem Beschleunigungssensor) und optional von einem oder mehreren weiteren Sensoren 80 zu empfangen. Die empfangenen Sensorsignale werden an die Verarbeitungseinheit 320 weitergegeben, wo eine Auswertung der Sensorsignale erfolgt. 2 shows a device 300 for performing the first and / or the second method, the orientation of a in a vehicle 70 attached sensor unit 50 determine. The device 300 comprises a detection unit 310 , a processing unit 320 and an optional storage unit 330 , The registration unit 310 is configured to receive sensor signals from a sensor unit 50 (eg, an acceleration sensor) and optionally one or more other sensors 80 to recieve. The received sensor signals are sent to the processing unit 320 passed, where an evaluation of the sensor signals.

Bei der Implementierung des ersten Verfahrens, wertet die Verarbeitungseinheit 320 zwei Messungen aus. In einer Messung wird ein beschleunigungsfreier Zustand (z. B. Ruhezustand) des Fahrzeuges 70 festgestellt und in diesem Zustand die Gravitationsbeschleunigung (insbesondere deren Richtung) durch den Beschleunigungssensor 50 gemessen (als erstes Sensorsignal). Dieses Ergebnis wird genutzt, um eine mögliche Verdrehung der Sensoreinheit 50 aus der aufrechten Position festzustellen. Diese Verdrehung kann über Transformationen (z. B. Drehungen) definiert werden, die den Gravitationsbeschleunigungsvektor entlang der Vertikalachse der Sensoreinheit 50 ausrichten. In einer weiteren Messung wird während einer Linearbeschleunigung des Fahrzeuges entlang der Fahrzeuglängsachse die resultierende Beschleunigung (insbesondere deren Richtung) durch den Beschleunigungssensor 50 gemessen (als zweites Sensorsignal). Dieses Ergebnis wird genutzt, um eine mögliche Verdrehung der Sensoreinheit 50 um die Vertikalachse festzustellen. Diese Verdrehung entspricht jener Drehtransformation, die den erfassten Linearbeschleunigungsvektor in die Richtung der Linearbeschleunigung bringt. Wenn beispielsweise die Linearbeschleunigung entlang der Fahrzeuglängsrichtung erfolgt, ohne dass eine Kurvenfahrt absolviert wird, transformiert die Drehtransformation den gemessenen Beschleunigungsvektor derart, dass er entlang der Fahrzeuglängsachse zeigt.In the implementation of the first method, the processing unit evaluates 320 two measurements off. In a measurement, an acceleration-free state (eg, idle state) of the vehicle 70 detected and in this state, the gravitational acceleration (in particular their direction) by the acceleration sensor 50 measured (as the first sensor signal). This result is used to detect a possible rotation of the sensor unit 50 from the upright position. This rotation can be defined by transformations (eg, rotations) that determine the gravitational acceleration vector along the vertical axis of the sensor unit 50 align. In a further measurement, during a linear acceleration of the vehicle along the vehicle longitudinal axis, the resulting acceleration (in particular its direction) is determined by the acceleration sensor 50 measured (as a second sensor signal). This result is used to detect a possible rotation of the sensor unit 50 to determine the vertical axis. This rotation corresponds to the rotational transformation that brings the detected linear acceleration vector in the direction of linear acceleration. For example, when the linear acceleration is along the vehicle longitudinal direction without turning, the rotational transformation transforms the measured acceleration vector to point along the vehicle longitudinal axis.

Der Beschleunigungssensor 50 ist beispielsweise eine Drehraten- und Beschleunigungseinheit, die in einem separaten Gehäuse verpackt sein kann und an einem Fahrzeugrahmen montiert wird. Die Vorrichtung kann beispielsweise ein ESP-Steuergerät sein, an das die Sensoreinheit 50 angeschlossen ist und das die Signale auswertet und somit frühzeitig eine eventuell falsche Einbaulage der Sensoreinheit erkennt.The acceleration sensor 50 For example, a yaw rate and acceleration unit may be packaged in a separate housing and mounted to a vehicle frame. The device may be, for example, an ESP control unit to which the sensor unit 50 is connected and which evaluates the signals and thus early detects a possibly incorrect mounting position of the sensor unit.

Die Ermittlung der Verdrehungen kann somit einerseits darauf hindeuten, dass die Sensoreinheit 50 oder die ESP-Einheit 60 falsch in dem Fahrzeug 70 eingebaut wurde. In diesem Fall kann ein entsprechender Warnhinweis ausgegeben werden. Die ermittelte Transformation kann jedoch ebenfalls dazu genutzt werden, um eine Eichung (oder Kalibrierung) der Sensoreinheit 50 oder der ESP-Einheit 60 vorzunehmen, um so die Messgenauigkeit zu erhöhen. In diesem Fall muss nicht unbedingt eine Korrektur des Einbaus vorgenommen werden. Vielmehr kann die Abweichung von dem Idealeinbau automatisch berücksichtigt werden.The determination of the rotations can thus on the one hand indicate that the sensor unit 50 or the ESP unit 60 wrong in the vehicle 70 was installed. In this case, a corresponding warning message can be issued. However, the determined transformation can also be used to perform a calibration (or calibration) of the sensor unit 50 or the ESP unit 60 to increase the measurement accuracy. In this case, a correction of the installation does not necessarily have to be made. Rather, the deviation from the ideal insertion can be automatically taken into account.

Im Unterschied zu konventionellen Verfahren braucht mit dieser Vorgehensweise nur eine kurze Beschleunigungs- oder Abbremsstrecke absolviert werden (beispielsweise vor oder nach einem kurzen Stillstand), um festzustellen, wie die Sensoreinheit 50 in dem Fahrzeug 70 verbaut ist.In contrast to conventional methods, this procedure requires only a short acceleration or deceleration distance (for example before or after a short standstill) in order to determine how the sensor unit 50 in the vehicle 70 is installed.

Die Sensoreinheit 50 kann beispielsweise als ein dreidimensionaler (oder zwei zweidimensionale) Beschleunigungssensor(en) ausgebildet sein und derart an eine ESP-Einheit 60 koppeln, dass er in einer festen Beziehung (d. h. Orientierung) zu der beispielhaften ESP-Einheit steht. Damit wird es möglich, aus den gemessenen Beschleunigungswerten des Beschleunigungssensors 50 auf eine Orientierung der ESP-Einheit 60 relativ zu dem Fahrzeug 70 zu schließen. Optional ist es ebenfalls möglich, dass der dreidimensionale Beschleunigungssensor 50 Teil der beispielhaften ESP-Einheit 60 ist oder in dieser integriert ist. Beispielsweise kann die ESP-Einheit selbst eine oder mehrere Beschleunigungssensoren umfassen, die in der Lage sind, Sensorsignale zu erzeugen und die Beschleunigungen in drei voneinander verschiedenen Raumrichtungen zu ermitteln. Daher kann die Sensoreinheit 50 auch in einem Steuergerät wie beispielsweise der ESP-Einheit integriert sein, um so die richtige Einbaulage des Steuergeräts automatisch zu ermitteln.The sensor unit 50 For example, it may be configured as a three-dimensional (or two-dimensional) acceleration sensor (s) and thus to an ESP unit 60 couple that it is in a fixed relationship (ie, orientation) to the exemplary ESP unit. This makes it possible, from the measured acceleration values of the acceleration sensor 50 to an orientation of the ESP unit 60 relative to the vehicle 70 close. Optionally, it is also possible that the three-dimensional acceleration sensor 50 Part of the exemplary ESP unit 60 is or is integrated in this. For example, the ESP unit itself may include one or more acceleration sensors capable of generating sensor signals and determining the accelerations in three mutually different spatial directions. Therefore, the sensor unit 50 be integrated in a control unit such as the ESP unit, so as to automatically determine the correct installation position of the control unit.

Der Beschleunigungssensor 50 braucht aber nicht zwingerderweise ein dreidimensionaler Beschleunigungssensor zu sein. Er kann ebenfalls als ein zweidimensionaler Beschleunigungssensor ausgebildet sein, so dass er lediglich zwei unabhängige Beschleunigungswerte in Bezug auf zwei unabhängige Raumrichtungen feststellt. Ein solcher Beschleunigungssensor ist ausreichend für die Implementierung des zweiten Verfahrens. In diesem Fall ist es jedoch wichtig, dass der zweidimensionale Beschleunigungssensor 50 derart an die beispielhafte ESP-Einheit 60 koppelt, dass die zwei feststellbaren Beschleunigungswerte nicht parallel oder antiparallel zur Vertikalausrichtung des Fahrzeuges 70 liegen, sondern vorzugsweise in einer Ebene senkrecht dazu liegen. In diesem Fall ist es jedoch für die Kalibrierung der Sensoreinheit 50 weiter wichtig, dass der Einbau der beispielhaften ESP-Einheit 60 oder der Sensoreinheit 50 hinsichtlich der Vertikalrichtung bekannt bzw. vorbestimmt ist, so dass lediglich eine Unbestimmtheit hinsichtlich der Verdrehung um die Vertikalrichtung herum kompensiert werden müsste bzw. festgestellt werden kann. Die Feststellung dieser Verdrehung verläuft auf die gleiche Weise, wie es bei dem ersten Verfahren beschrieben wurde, d. h. über eine Beschleunigungsmessung während einer Linearbeschleunigung des Fahrzeuges und der Feststellung der Richtung des gemessenen Beschleunigungsvektors. The acceleration sensor 50 But not necessarily zwingerderweise a three-dimensional acceleration sensor to be. It may also be configured as a two-dimensional acceleration sensor so that it only detects two independent acceleration values with respect to two independent spatial directions. Such an acceleration sensor is sufficient for the implementation of the second method. In this case, however, it is important that the two-dimensional acceleration sensor 50 such to the exemplary ESP unit 60 coupled, that the two detectable acceleration values are not parallel or antiparallel to the vertical orientation of the vehicle 70 lie, but preferably lie in a plane perpendicular thereto. In this case, however, it is for the calibration of the sensor unit 50 further important that the installation of the exemplary ESP unit 60 or the sensor unit 50 is known or predetermined with respect to the vertical direction, so that only an uncertainty with respect to the rotation around the vertical direction would have to be compensated or determined. The determination of this rotation proceeds in the same way as described in the first method, ie via an acceleration measurement during a linear acceleration of the vehicle and the determination of the direction of the measured acceleration vector.

Die weiteren Sensor 80 umfassen beispielsweise zumindest einen Bewegungssensor oder Sensoren, die die Motordrehzahl erfassen oder, die eine Drehung der Räder bzw. deren Drehgeschwindigkeit detektieren. Ebenso können Sensoren vorhanden sein, die einen Lenkeinschlag detektieren und somit auf eine Kurvenfahrt hindeuten. Alle diese weiteren Sensoren sind beispielsweise über die Räder gekoppelt und sprechen auf entsprechende Beschleunigung des Fahrzeuges 70 an, ohne auf die beispielhafte ESP-Einheit 60 zurückzugreifen, die unabhängig von diesen Sensoren 80 ist. Deren Funktion wird weiter unten genauer beschrieben.The other sensor 80 For example, include at least one motion sensor or sensors that detect the engine speed or that detect a rotation of the wheels or their rotational speed. Likewise, sensors may be present which detect a steering angle and thus indicate a cornering. All these additional sensors are coupled, for example via the wheels and speak to appropriate acceleration of the vehicle 70 without relying on the exemplary ESP unit 60 to resort to those independent of these sensors 80 is. Their function will be described in more detail below.

Die 3 bis 10 zeigen weitere Details der beispielhaften Vorgehensweise zur Ermittlung der Orientierung der Sensoreinheit 50.The 3 to 10 show further details of the exemplary procedure for determining the orientation of the sensor unit 50 ,

3 zeigt zunächst das Fahrzeug 70 von einer Rückansicht (linke Seite) als auch von einer Seitenansicht (rechte Seite). Das Koordinatensystem ist dabei derart gewählt, dass die x-Achse sich entlang der Fahrzeuglängsrichtung nach vorne erstreckt, die z-Achse die vertikale Richtung und die y-Achse die Fahrzeugquerrichtung darstellt. In dem Fahrzeug ist eine beispielhafte Sensoreinheit 50 gezeigt, die relativ zu dem (globalen) xyz-Koordinatensystem des Fahrzeuges 70 geneigt ist, d. h. das eigene (lokale) Bezugssystem der Sensoreinheit 50 bestehend aus den (orthogonalen) Richtungen a1s, a2s, a3s ist gegenüber dem globalen xyz-Koordinatensystem verdreht. Beispielsweise kann die Sensoreinheit 50 relativ zu der y-Achse um einen Winkel φ und relativ zu der x-Achse um einen Winkel θ geneigt sein. Der Winkel φ ist ebenfalls als Rollwinkel bekannt und der Winkel θ als sogenannter Nickwinkel. Die Wahl der Achsenrichtung ist weitestgehend frei wählbar, so dass in anderen Koordinatensystemen eine oder mehrere der gezeigten Achsen in eine entgegengesetzte Richtung zeigen oder auch nicht in einem rechten Winkel aufeinander stehen. 3 shows first the vehicle 70 from a rear view (left side) as well as from a side view (right side). The coordinate system is selected such that the x-axis extends forwards along the vehicle longitudinal direction, the z-axis represents the vertical direction and the y-axis represents the vehicle transverse direction. In the vehicle is an exemplary sensor unit 50 shown relative to the (global) xyz coordinate system of the vehicle 70 is inclined, ie the own (local) frame of reference of the sensor unit 50 consisting of the (orthogonal) directions a 1s , a 2s , a 3s is rotated with respect to the global xyz coordinate system. For example, the sensor unit 50 relative to the y-axis by an angle φ and inclined relative to the x-axis by an angle θ. The angle φ is also known as roll angle and the angle θ as so-called pitch angle. The choice of axis direction is largely arbitrary, so that in other coordinate systems, one or more of the axes shown in an opposite direction or not at a right angle to each other.

Um die Neigung der Sensoreinheit 50 relativ zum Fahrzeug 70 zu ermitteln wird, wie zuvor beschrieben, in einem Messschritt die Ausrichtung des Gravitationsvektors g im unbeschleunigten Zustand (z. B. im Stillstand) ermittelt. Im Folgenden wird vom Stillstand des Fahrzeuges in diesem Messschritt ausgegangen, obwohl die vorliegende Erfindung darauf nicht eingeschränkt ist. Wichtig ist lediglich, dass in diesem Messschritt keine andere, von Gravitationsbeschleunigung g verschiedene Beschleunigung auf das Fahrzeug 70 wirkt.To the inclination of the sensor unit 50 relative to the vehicle 70 is determined, as described above, in a measuring step, the orientation of the gravitational vector g in the unaccelerated state (eg, at a standstill) determined. The following is the standstill of the vehicle in this measuring step, although the present invention is not limited thereto. It is only important that in this measuring step no other, different from gravitational acceleration g acceleration on the vehicle 70 acts.

4 zeigt eine beispielhafte Ausrichtung eines gemessenen Gravitationsbeschleunigungsvektors g während des beispielhaften Fahrzeugstillstandes, wie in der 3 gezeigt wurde. Da sich das Fahrzeug 70 im Stillstand befindet, wirkt lediglich die Gravitationsbeschleunigung g auf das Fahrzeug 70, die von der Sensoreinheit 50 gemessen wird. In dem gezeigten Beispiel ist die Gravitationsbeschleunigung g nicht entlang der negativen z-Achse ausgerichtet, sondern hat einen Wert as1 in der negativen x-Achse, einen Wert as2 in der negativen y-Achse und entlang der negativen z-Achse einen Wert as3. 4 FIG. 10 shows an exemplary orientation of a measured gravitational acceleration vector g during the exemplary vehicle standstill, as in FIG 3 was shown. As the vehicle 70 when stationary, only the gravitational acceleration g acts on the vehicle 70 coming from the sensor unit 50 is measured. In the example shown, the gravitational acceleration g is not aligned along the negative z-axis, but has a value a s1 in the negative x-axis, a value a s2 in the negative y-axis, and a value a along the negative z-axis s3 .

Der gezeigte Fahrzeugstillstand kann beispielsweise anhand einer Raddrehzahl unter Nutzung entsprechender Sensorsignale oder anderer Fahrzeugmesswerte (wie beispielsweise von einer Feststellbremse, Informationen über einen eingelegten Getriebegang oder dem Motorlauf) festgestellt werden. Hierfür können die zuvor beschriebenen weiteren Sensoren 80 genutzt werden. Es ist ebenfalls möglich, den Stillstand des Fahrzeuges 70 über ESP-Sensorsignale (Drehraten und andere Beschleunigungssignale) zu erkennen.The vehicle standstill shown can be determined, for example, based on a wheel speed using appropriate sensor signals or other vehicle readings (such as from a parking brake, information about an engaged gear or the engine running). For this purpose, the other sensors described above 80 be used. It is also possible to stop the vehicle 70 to detect via ESP sensor signals (rotation rate and other acceleration signals).

Im Fahrzeugstillstand wirkt per Definition nur die Gravitationsbeschleunigung g auf das Fahrzeug 70, so dass für die gemessene Beschleunigung die folgende Gleichung gilt: a1S 2 + a2S 2 + a3S 2 = g2 (1) When the vehicle is stationary, only the gravitational acceleration g acts on the vehicle by definition 70 such that the following equation applies to the measured acceleration: a 1S 2 + a 2S 2 + a 3S 2 = g 2 (1)

Um die in der 3 dargestellte nicht-aufrechte Orientierung der Sensoreinheit 50 bei späteren Messungen entsprechend berücksichtigen zu können (bzw. einen Falscheinbau zu signalisieren), werden in den folgenden Schritten die statischen Rollwinkel und Nickwinkel abgeglichen. Dies bedeutet, dass nach einer Ermittlung dieser Winkel durch entsprechende Kompensationsdrehungen die gemessenen Beschleunigungswerte zunächst in ein Koordinatensystem transformiert werden können, in welchem die Gravitationsbeschleunigung g nur in eine Richtung wirkt, die als senkrechte Richtung definiert werden kann. To the in the 3 illustrated non-upright orientation of the sensor unit 50 In the following steps, the static roll angle and pitch angle are adjusted in order to be able to take into account accordingly (or to signal a false build). This means that after determining these angles by means of corresponding compensation rotations, the measured acceleration values can first be transformed into a coordinate system in which the gravitational acceleration g acts only in one direction, which can be defined as a vertical direction.

Dies kann in zwei Schritten erfolgen. In einem ersten Schritt wird zunächst der gemessene Beschleunigungsvektor um seine x-Achse gedreht, so dass die y-Komponente des gemessenen Beschleunigungsvektors verschwindet. Diese Kompensationsdrehung entspricht der folgenden Transformation:

Figure DE102015115282A1_0002
wobei:
Figure DE102015115282A1_0003
This can be done in two steps. In a first step, the measured acceleration vector is first rotated about its x-axis, so that the y-component of the measured acceleration vector disappears. This compensation rotation corresponds to the following transformation:
Figure DE102015115282A1_0002
in which:
Figure DE102015115282A1_0003

5 zeigt das Resultat dieser Drehung, d. h. der gedrehte Beschleunigungsvektor g hat keine Komponente in der y-Achse, sondern lediglich eine z-Komponente und eine x-Komponente. 5 shows the result of this rotation, ie the rotated acceleration vector g has no component in the y-axis, but only a z-component and an x-component.

Als nächster Schritt wird der Vektor der 5 nochmals gedreht, und zwar um die y-Achse, so dass der resultierende Vektor senkrecht auf der xy-Ebene steht (d. h. parallel ist zur z-Achse). Die hierfür erforderliche Drehung ist wie folgt definiert:

Figure DE102015115282A1_0004
wobeiThe next step is the vector of 5 rotated again around the y-axis, so that the resulting vector is perpendicular to the xy plane (ie parallel to the z-axis). The rotation required for this is defined as follows:
Figure DE102015115282A1_0004
in which

Figure DE102015115282A1_0005
Figure DE102015115282A1_0005

6 zeigt das Resultat der beiden Drehungen aus den Glgn. (2) bis (5), in welchem der Beschleunigungsvektor g keine x- und y-Komponente mehr aufweist und parallel zur z-Achse ausgerichtet ist. 6 shows the result of the two turns from the Glgn. (2) to (5), in which the acceleration vector g no longer has x and y components and is oriented parallel to the z-axis.

Möglicherweise kann die Sensoreinheit 50 jedoch auch noch um einen Winkel ψ um die z-Achse (d. h. in der xy-Ebene) verdreht sein. Im Folgenden wird eine weitere Vorgehensweise beschrieben, wie auch diese Verdrehung feststellbar ist.Maybe the sensor unit 50 but also be rotated by an angle ψ around the z-axis (ie in the xy-plane). The following describes a further procedure, as well as this twist is determined.

7 zeigt zunächst das Fahrzeug 70 in einer Draufsicht, wobei die Sensoreinheit 50 um einen Winkel ψ um die z-Achse (d. h. in der xy-Ebene) gedreht ist. Um diese Verdrehung festzustellen, wird als nächsten Schritt eine Linearbeschleunigung oder Geradeausbeschleunigung des Fahrzeuges 70 durchgeführt, so dass der Beschleunigungsvektor des Fahrzeuges ν . sich zu der Gravitationsbeschleunigung g addiert und einen Gesamtbeschleunigungsvektor liefert, der durch die Sensoreinheit 50 erfassbar ist. 7 shows first the vehicle 70 in a plan view, wherein the sensor unit 50 rotated by an angle ψ around the z-axis (ie in the xy-plane). To determine this rotation, the next step is a linear acceleration or straight-line acceleration of the vehicle 70 performed so that the acceleration vector of the vehicle ν. is added to the gravitational acceleration g and provides an overall acceleration vector passing through the sensor unit 50 is detectable.

Optional kann die momentane Geschwindigkeit des Fahrzeuges ν beispielsweise aus Raddrehzahlen oder von Winkelgeschwindigkeiten ω1...ωn ermittelt werden, wobei n die Anzahl von Messungen an verschiedenen Rädern ist (n ≥ 1). Die Winkelgeschwindigkeiten können beispielsweise mit Raddrehzahlfühlern gemessen werden (am besten an den nicht-angetriebenen Rädern, um einen Schlupf auszuschließen). Wenn die verschiedenen Räder Durchmesser r1...rn aufweisen, ergibt sich für die Geschwindigkeit des Fahrzeuges (als Mittelung aus den n Messungen):

Figure DE102015115282A1_0006
und dessen momentane Beschleunigung:
Figure DE102015115282A1_0007
Optionally, the instantaneous velocity of the vehicle ν may be determined, for example, from wheel speeds or angular velocities ω 1 ... ω n , where n is the number of measurements on different wheels (n ≥ 1). The angular velocities can be measured, for example, with wheel speed sensors (best on non-driven wheels to prevent slippage). If the different wheels diameter r 1 ... r n , results for the speed of the vehicle (as an average of the n measurements):
Figure DE102015115282A1_0006
and its instantaneous acceleration:
Figure DE102015115282A1_0007

Diese Beschleunigung addiert sich vektoriell zu der zuvor bestimmten Erdbeschleunigung g (siehe 4). Unter der Annahme, dass die Linearbeschleunigung des Fahrzeuges 70 in x-Richtung ausgeführt wird, wirkt ν . nur in x-Richtung. Der Betrag der Gesamtbeschleunigung (a1, a2, a3) ist somit gegeben durch: a1 2 + a2 2 + a3 2 = g2 + ν .2. (8) This acceleration adds vectorially to the previously determined gravitational acceleration g (see 4 ). Assuming that the linear acceleration of the vehicle 70 in the x-direction, ν acts. only in x-direction. The amount of the total acceleration (a1, a2, a3) is thus given by: a 1 2 + a 2 2 + a 3 2 = g 2 + ν. 2 . (8th)

Da bei einer Bewegung des Fahrzeugs nicht immer vollständig ausgeschlossen werden kann, dass das Fahrzeug seitlich wegdriftet bzw. Unebenheiten oder Schräglagen des Fahrzeuges zu anderen Beschleunigungswerten führen, kann optional noch anhand von Drehzahlen der angetriebenen Räder ermittelt werden, ob die Beschleunigungswerte tatsächlich mit den gemessenen Werten übereinstimmen.Since during a movement of the vehicle can not always be completely ruled out that the vehicle drifts sideways or unevenness or inclinations of the vehicle lead to other acceleration values, can optionally be determined based on speeds of the driven wheels, whether the acceleration values actually with the measured values to match.

Hierfür können beispielsweise die oben beschriebenen weiteren Sensoren 80 genutzt werden. Beispielsweise können damit aus einer zeitlichen Abfolge von zusätzlichen Sensorsignalen ermittelt werden, wie sich die Geschwindigkeit der Räder ändert, um daraus den Beschleunigungswert zu ermitteln. Da dieser Beschleunigungswert aus den Drehungen der Räder ermittelt wird, erfasst er nur Geschwindigkeitszunahme des Fahrzeuges 70 relativ zu dem Untergrund und ist nicht sensitiv in Bezug auf Abweichungen von der Linearbeschleunigung. Auf der anderen Seite misst der Beschleunigungssensor 50 die Beschleunigung unabhängig von der Ursache der Beschleunigung, d. h. er misst eine Überlagerung von allen Beschleunigungen (Gravitation, Fahrzeugbeschleunigungen, Kurvenfahrten, Änderung des Untergrundes, etc.). Diese weiteren Sensoren 80 können somit effektiv genutzt werden, um weitere Beschleunigungen zu ermitteln, die die Linearbeschleunigung überlagern und das Ergebnis verfälschen können. Daher kann ebenso festgestellt werden, ob der Untergrund geneigt ist oder ob das Fahrzeug bergab oder berghoch oder seitlich geneigt fährt. Auch Unebenheiten des Untergrunds sind damit feststellbar, die ebenfalls zu einer Verfälschung des Signales führen könnten.For this example, the above-described other sensors 80 be used. For example, it can thus be determined from a chronological sequence of additional sensor signals how the speed of the wheels changes in order to determine the acceleration value therefrom. Since this acceleration value is determined from the rotations of the wheels, it detects only speed increase of the vehicle 70 relative to the ground and is not sensitive to deviations from linear acceleration. On the other side, the accelerometer measures 50 the acceleration regardless of the cause of the acceleration, ie it measures a superposition of all accelerations (gravity, vehicle acceleration, cornering, change of the ground, etc.). These other sensors 80 can thus be used effectively to determine further accelerations that can overlap the linear acceleration and distort the result. Therefore, it can also be determined whether the ground is inclined or whether the vehicle is traveling downhill or uphill or laterally inclined. Even unevenness of the ground can be detected, which could also lead to a distortion of the signal.

Um dies zu erreichen, kann der Beschleunigungssensor 50 nicht nur die Richtung der Beschleunigung ermitteln, sondern erfasst ebenfalls den Absolutbetrag der Beschleunigung. Wenn das Fahrzeug 70 strikt horizontal und strikt geradlinig beschleunigt wird und wenn eine Abweichung aus der Hochlage bereits berücksichtigt wurde, stimmt der Absolutbetrag der Beschleunigung von dem Beschleunigungssensor 50 mit dem Beschleunigungswert der weiteren Sensoren überein. Wenn es zu einer Abweichung kommt, waren die Messbedingungen nicht ideal. Das Resultat, d. h. die erfasste Abweichung, kann beispielsweise einem Fahrer mitgeteilt werden, so dass er den Test unter anderen Bedingungen wiederholen kann. Es ist ebenfalls möglich, die Abweichung bei der Ermittlung der Orientierung zu berücksichtigen bzw. die Zusatzbeschleunigung zu kompensieren, so dass die Ergebnisse nicht verfälscht werden.To achieve this, the accelerometer can be used 50 not only determine the direction of acceleration, but also detects the absolute amount of acceleration. If the vehicle 70 is strictly horizontal and strictly rectilinearly accelerated and if a deviation from the high position has already been taken into account, the absolute value of the acceleration of the acceleration sensor is correct 50 with the acceleration value of the other sensors. If there is a deviation, the measurement conditions were not ideal. The result, ie the detected deviation, can be communicated to a driver, for example, so that he can repeat the test under other conditions. It is also possible to take into account the deviation in the determination of the orientation or to compensate for the additional acceleration, so that the results are not distorted.

8 zeigt die sich überlagernde Fahrzeugbeschleunigung ν . und die im Ruhestand gemessenen Erdbeschleunigung g. 8th shows the superimposed vehicle acceleration ν. and the gravitational acceleration g measured in retirement.

9 zeigt die Gesamtbeschleunigung g + ν . als vektorielle Addition der Gravitationsbeschleunigung g und der Fahrzeugbeschleunigung ν ., wobei die bekannten Verdrehungen um die x- und y-Achse bereits berücksichtigt wurde (kompensiert wurde), so dass die Gravitationsbeschleunigung g lediglich entlang der z-Achse wirkt und die effektive Längsbeschleunigung ν . in der xy-Ebene liegt. 9 shows the total acceleration g + ν. as a vectorial addition of the gravitational acceleration g and the vehicle acceleration v., where the known rotations about the x and y axes have already been taken into account (compensated), so that the gravitational acceleration g acts only along the z axis and the effective longitudinal acceleration v. lies in the xy plane.

Unter der Annahme, dass die Linearbeschleunigung ν . des Fahrzeuges 70 nur eine ax-Beschleunigung definiert (entlang der Fahrzeuglängsachse), ist die Verdrehung um einen Verdrehungswinkel ψ in der xy-Ebene (um die z-Achse herum) durch die folgende Transformation gegeben:

Figure DE102015115282A1_0008
wobei
Figure DE102015115282A1_0009
(unter den obigen Annahme wäre az = 0).Assuming that the linear acceleration ν. of the vehicle 70 defining only an ax acceleration (along the vehicle longitudinal axis), the rotation is given by the following transformation by a twist angle ψ in the xy plane (around the z-axis):
Figure DE102015115282A1_0008
in which
Figure DE102015115282A1_0009
(under the above assumption would be a z = 0).

10 zeigt das endgültige Resultat, bei welchem die Komponente ν . nach der vorgenommenen Normierung lediglich entlang der x-Achse ausgerichtet ist. Dementsprechend bewirkt die Linearbeschleunigung eine effektive Verdrehung des Beschleunigungsvektors um die y-Achse herum (d. h. aus der z-Achse heraus). 10 shows the final result, in which the component ν. is aligned along the x-axis after the normalization made only. Accordingly, the linear acceleration causes effective rotation of the acceleration vector about the y-axis (ie out of the z-axis).

Zusammenfassend ist es somit möglich, die drei gemessenen Beschleunigungen der Sensoreinheit 50 in die Fahrzeugbeschleunigung im Fahrzeugkoordinatensystem (siehe 2) durch die folgende Transformation zu transformieren:

Figure DE102015115282A1_0010
In summary, it is thus possible, the three measured accelerations of the sensor unit 50 in the vehicle acceleration in the vehicle coordinate system (see 2 ) to transform by the following transformation:
Figure DE102015115282A1_0010

Die Winkel φ und θ sind dadurch bestimmt, dass die Gravitationsbeschleunigung g nur entlang der z-Achse ausgerichtet ist, und der Winkel ψ ist dadurch definiert, dass die Fahrzeugbeschleunigung ν . nur eine Komponente entlang der x-Achse aufweist.The angles φ and θ are determined by the gravitational acceleration g being aligned only along the z-axis, and the angle ψ is defined by the vehicle acceleration ν. has only one component along the x-axis.

Aus der bisher dargestellten Vorgehensweise ergibt sich, dass für jede Verdrehung der Sensoreinheit 50 relativ zu dem Fahrzeugkoordinatensystem eine Beschleunigung durch ein entsprechendes Sensorsignal festzustellen ist. Daher ist für eine allgemeine Verdrehung in alle drei Raumrichtungen ein drei-dimensionales oder 3-Achsen Sensorsignal erforderlich, welches sowohl Verdrehungen um den Nickwinkel, um den Rollwinkel als auch Verdrehungen um die vertikale Achse erfassen kann.From the procedure described so far it follows that for each rotation of the sensor unit 50 relative to the vehicle coordinate system to detect an acceleration by a corresponding sensor signal. Therefore, for a general rotation in all three spatial directions, a three-dimensional or 3-axis sensor signal is required, which can detect both rotations about the pitch angle, about the roll angle and rotations about the vertical axis.

Ein solches dreidimensionale Sensorsignal kann von einer Sensoreinheit 50 erzeugt werden, die mit der beispielhaften ESP-Einheit gekoppelt ist, um so eine Orientierung der ESP-Einheit festzustellen. Die ESP-Einheit braucht jedoch selbst keinen dreidimensionalen Beschleunigungssensor aufzuweisen. In diesem Fall kann ein zusätzlicher dreidimensionaler Beschleunigungssensor vorgesehen sein, der eine feste Orientierung in Bezug auf die Sensoreinheit 50 aufweist und zur Kalibrierung der Sensoreinheit 50 nutzbar ist.Such a three-dimensional sensor signal may be from a sensor unit 50 which is coupled to the exemplary ESP unit so as to establish an orientation of the ESP unit. However, the ESP unit itself does not need to have a three-dimensional acceleration sensor. In this case, an additional three-dimensional acceleration sensor may be provided which has a fixed orientation with respect to the sensor unit 50 and for calibrating the sensor unit 50 is usable.

Falls jedoch weder die Sensoreinheit 50 noch ein weiterer unabhängiger Beschleunigungssensor alle drei Raumrichtungen erfassen kann, kann ebenfalls ein zweidimensionales Sensorelement genutzt werden, um eine Orientierung der Sensoreinheit 50 festzustellen. Da jedoch bei Nutzung einer zweidimensionalen Sensoreinheit nicht alle drei Raumrichtungen erfassbar sind, ist es für diesen Fall wichtig, dass die Sensoreinheit bereits einen senkrechten Einbau relativ zur Hochachse sicherstellt oder einen vorbestimmten Winkel zur Hochachse aufweist.However, if neither the sensor unit 50 If a further independent acceleration sensor can detect all three spatial directions, a two-dimensional sensor element can also be used to determine the orientation of the sensor unit 50 determine. However, since not all three spatial directions can be detected when using a two-dimensional sensor unit, it is important for this case that the sensor unit already ensures a vertical installation relative to the vertical axis or has a predetermined angle to the vertical axis.

Wenn dies gewährleistet ist, können die Schritte bis zur Glg. (5) entfallen, da der Gravitationsvektor g bereits parallel zur z-Achse ausgerichtet ist bzw. aufgrund des fest vorgeschriebenen Winkels entsprechend transformierbar ist. In diesem Fall brauchen lediglich die Schritte, die mit den Glgn (6) bis (10) beschrieben wurden, ausgeführt zu werden.If this is guaranteed, the steps until the Glg. (5) omitted, since the gravitational vector g is already aligned parallel to the z-axis or due to the fixed angle is correspondingly transformable. In this case, only the steps described by Eqs. (6) to (10) need to be performed.

Falls das zweidimensionale Sensorelement nicht strikt an der z-Achse ausgerichtet ist bzw. das Fahrzeug beim Stillstand beispielsweise geneigt ist (in einer Hanglage), kann diese Abweichung als ein Sensor-Versatz im Stillstand berücksichtigt und entsprechend abgeglichen werden.If the two-dimensional sensor element is not strictly aligned with the z-axis or the vehicle is at a standstill inclined (for example, on a slope), this deviation can be considered as a sensor offset at standstill and adjusted accordingly.

Vorteile von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung und deren wesentlichen Aspekte können wie folgt zusammengefasst werden. Advantages of embodiments of the present invention and their essential aspects can be summarized as follows.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Orientierung einer Sensoreinheit 50 wie beispielsweise eine ESP-Einheit 60 durch die beschriebenen Verfahren schnell und sicher zu prüfen. Es ist ebenfalls möglich, die Sensoreinheit 50 oder deren Ausrichtung ständig zu überwachen (z. B. vor jedem Fahrtantritt oder sogar während der Fahrt), so dass eine Lockerung der Vorschriften hinsichtlich des akkuraten Einbaus möglich wird. Daher ist die beschriebene Vorgehensweise vorteilhaft für eine ständige oder regelmäßige Kontrolle der Orientierung der Sensoreinheit 50. Mit der Feststellung der Orientierung der Sensoren kann sichergestellt werden, dass das ESP ordnungsgemäß funktioniert.The present invention enables the orientation of a sensor unit 50 such as an ESP unit 60 to be tested quickly and safely by the procedures described. It is also possible to use the sensor unit 50 or to constantly monitor their orientation (eg, before each journey or even while they are in motion), thus making it possible to relax the rules for accurate installation. Therefore, the procedure described is advantageous for a constant or regular control of the orientation of the sensor unit 50 , By determining the orientation of the sensors, it can be ensured that the ESP is functioning properly.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Beschleunigungen aus einer Sensoreinheit a1, a2 und gegebenenfalls a3, die typischerweise orthogonal zueinander orientiert, in Deckung mit dem Fahrzeugkoordinatensystem ax, ay, az gebracht. Daher wird nicht nur ein Querbeschleunigungssensor verwendet, sondern ein mehrachsiger Beschleunigungssensor. Handelt es sich dabei um einen dreidimensionalen Beschleunigungssensor ist der auf dem Sensor wirkende Beschleunigungsvektor inklusive dem Anteil der Erdbeschleunigung direkt messbar. Beim Fahrzeugstillstand (oder einer monotonen Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit) wirkt lediglich die Erdbeschleunigung, so dass bereits vor Fahrtbeginn die Lage der Sensoreinheit 50 zur Längs- und Querachse direkt ermittelt werden kann und bei unzulässigen Abweichungen zur vorgegebenen Richtung eine Warnung ausgegeben werden kann. Eine falsche Einbaulage wird somit bereits vor, bzw. unmittelbar bei Fahrtantritt erkannt und der Fahrer kann rechtzeitig gewarnt werden. Alternative kann eine Abweichung von der idealen Einbaulage toleriert werden, wobei die beschriebene Vorgehensweise der Kalibrierung dient (kompensiert automatisch Abweichungen von der Ideallage).According to the present invention, accelerations from a sensor unit a 1 , a 2 and optionally a 3 , which are typically oriented orthogonal to each other, are brought into coincidence with the vehicle coordinate system ax, ay, az. Therefore, not only a lateral acceleration sensor is used, but a multi-axis acceleration sensor. If this is a three-dimensional acceleration sensor, the acceleration vector acting on the sensor, including the proportion of gravitational acceleration, can be measured directly. When the vehicle is at a standstill (or a monotonous motion at a constant speed), only the acceleration of gravity acts, so that the position of the sensor unit already before the start of the journey 50 can be determined directly to the longitudinal and transverse axis and a warning can be issued in case of impermissible deviations from the given direction. An incorrect mounting position is thus already detected before or immediately when driving and the driver can be warned in good time. Alternatively, a deviation from the ideal mounting position can be tolerated, with the procedure described serving for calibration (automatically compensating deviations from the ideal position).

Eine Verdrehung um die Hochlage kann durch eine kurze Beschleunigung (z. B. Anfahren) detektiert werden. Beim Anfahren, das für das ESP-Steuergerät durch die CAN-Informationen vom Antrieb und/oder die Signale der Raddrehzahlsensoren 80 erkennbar ist, wird durch die mittels eines mindestens 2D-messenden Beschleunigungssensors ermittelte Änderung des Beschleunigungssignals festgestellt, in welche Winkellage um die Hochachse die Sensoreinheit 50 montiert ist.A rotation around the high position can be detected by a short acceleration (eg starting). When starting up, for the ESP control unit by the CAN information from the drive and / or the signals of the wheel speed sensors 80 can be seen, is determined by the determined by means of an at least 2D-measuring acceleration sensor change of the acceleration signal, in which angular position about the vertical axis of the sensor unit 50 is mounted.

Ist die Verdrehung um die Hochachse bekannt, kann die für ESP relevante Querbeschleunigung aus Betrag und Richtung des Beschleunigungsvektors berechnet werden, oder, wenn eine bestimmte Einbaurichtung um die Hochachse vorgeschrieben ist, eine Warnung ausgegeben werden, wenn diese von der ermittelten Einbaurichtung abweicht.If the rotation about the vertical axis is known, the transverse acceleration relevant for ESP can be calculated from the magnitude and direction of the acceleration vector, or, if a specific installation direction about the vertical axis is prescribed, a warning is output, if it deviates from the ascertained installation direction.

Hierfür kann die tatsächliche Beschleunigung in Fahrtrichtung des Fahrzeugs ohne Beschleunigungsanteile quer zur Fahrtrichtung (Kurvenfahrt) gemessen werden. Dies ist möglich, indem durch den Lenkwinkelsensor erkannt wird, dass die Lenkung auf geradeaus steht, und aus Signalen (z. B. Motormoment und -drehzahl, Kupplungsstellung, eingelegter Gang) vom Fahrzeug-Kommunikationsbus (z. B. CAN J1939) erkannt wird, dass das Fahrzeug nun aus dem Stand vorwärts beschleunigt wird.For this purpose, the actual acceleration in the direction of travel of the vehicle without acceleration components transverse to the direction of travel (cornering) can be measured. This is possible by recognizing by the steering angle sensor that the steering is straight ahead and is detected from signals (eg engine torque and speed, clutch position, engaged gear) from the vehicle communication bus (eg CAN J1939) in that the vehicle is now accelerated from a standing position forward.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erlauben es somit, dass die ESP-Einheit bereits überprüft werden kann, ohne dass eine Kurvenfahrt vorgenommen werden muss, die eventuell bereits einen ESP-Eingriff erforderlich macht. Außerdem ist es möglich, dass eine eventuelle notwendige Fehlerwarnung wegen einer falschen Einbaulage bereits erkannt wird, ohne dass eine erste Kurve zu durchfahren ist.Embodiments of the present invention thus allow the ESP unit to be already checked without having to make a turn which may already require ESP intervention. In addition, it is possible that any necessary error warning is already recognized because of a wrong mounting position without having to drive through a first curve.

Mögliche in Fahrtrichtung oder quer dazu schräge Standorte des Fahrzeugs müssen dabei in den erlaubten Grenzen toleriert werden. Allerdings können durch einen 2d- oder 3d-Beschleunigungssensor große Abweichungen um die Hochachse toleriert werden, bzw. eine Vorgabe der Einbaurichtung um die Hochachse kann entfallen.Possible in the direction of travel or transverse oblique locations of the vehicle must be tolerated within the permitted limits. However, large deviations about the vertical axis can be tolerated by a 2d or 3d acceleration sensor, or specification of the direction of installation about the vertical axis can be dispensed with.

Die in der Beschreibung, den Ansprüchen und den Figuren offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.The features of the invention disclosed in the description, the claims and the figures may be essential for the realization of the invention either individually or in any combination.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

5050
Sensoreinheitsensor unit
6060
ESP-EinheitESP unit
7070
Fahrzeugvehicle
8080
weitere Sensorenadditional sensors
300 300
Vorrichtung zum Feststellen einer Orientierung (Steuereinheit)Device for determining an orientation (control unit)
310310
Erfassungseinheitacquisition unit
320320
Verarbeitungseinheitprocessing unit
330330
Speichereinheitstorage unit
x, y, zx, y, z
Längs-, Quer- und Vertikalachse des FahrzeugesLongitudinal, transverse and vertical axis of the vehicle
a1a1
erste Beschleunigungsachsefirst acceleration axis
a2a2
zweite Beschleunigungsachsesecond acceleration axis
a3a3
dritte Beschleunigungsachsethird acceleration axis
gG
Erdbeschleunigungsvektorgravitational acceleration

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1118519 [0004] EP 1118519 [0004]

Claims (13)

Verfahren zum Feststellen einer Orientierung einer Sensoreinheit (50), wobei die Sensoreinheit (50) zumindest einen Beschleunigungssensor aufweist und in einem Fahrzeug (70) eingebaut ist, gekennzeichnet durch – Erfassen (S110) eines ersten Sensorsignals von dem Beschleunigungssensor in einem beschleunigungsfreien Zustand des Fahrzeuges (70); – Erfassen (S120) eines zweiten Sensorsignals von dem Beschleunigungssensor in Antwort auf eine Linearbeschleunigung des Fahrzeuges (70); und – Ermitteln (S130) der Orientierung der Sensoreinheit relativ zu dem Fahrzeug (70) basierend auf dem ersten Sensorsignal und dem zweiten Sensorsignal.Method for determining an orientation of a sensor unit ( 50 ), wherein the sensor unit ( 50 ) has at least one acceleration sensor and in a vehicle ( 70 ), characterized by - detecting (S110) a first sensor signal from the acceleration sensor in an acceleration-free state of the vehicle ( 70 ); Detecting (S120) a second sensor signal from the acceleration sensor in response to a linear acceleration of the vehicle ( 70 ); and determining (S130) the orientation of the sensor unit relative to the vehicle ( 70 ) based on the first sensor signal and the second sensor signal. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Beschleunigungssensor Sensorsignale für eine erste Beschleunigungsachse (a1), eine zweite Beschleunigungsachse (a2) und eine dritte Beschleunigungsachse (a3) ausgibt und das Fahrzeug (70) eine Längsachse (x), eine Querachse (y) und eine Vertikalachse (z) definiert, wobei die Vertikalachse (z) parallel zu einem Erdbeschleunigungsvektor (g) liegt und die Längsachse (x) parallel zu der Linearbeschleunigung liegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (S130) des Ermittelns weiter Folgendes umfasst: – Ermitteln, aus dem ersten Sensorsignal, eines ersten Winkels (φ) um die Längsachse (x) und eines zweiten Winkels (θ) um die Querachse (y), wobei der erste Winkel (φ) und der zweite Winkel (θ) zugehörige Drehungen definieren, die den Erdbeschleunigungsvektor (g) parallel oder antiparallel zu der Vertikalachse (a3) drehen; und – Speichern der durch den ersten Winkel (φ) und den zweiten Winkel (0) definierten Abgleichdrehung, um eine Transformation zu ermöglichen, so dass Sensorsignale des Beschleunigungssensors (50) im beschleunigungsfreien Zustand des Fahrzeuges (70) nur eine Beschleunigung entlang der dritten Beschleunigungsachse (a3) anzeigen.The method of claim 1, wherein the acceleration sensor outputs sensor signals for a first acceleration axis (a1), a second acceleration axis (a2) and a third acceleration axis (a3) and the vehicle ( 70 ) defines a longitudinal axis (x), a transverse axis (y) and a vertical axis (z), wherein the vertical axis (z) is parallel to a gravitational acceleration vector (g) and the longitudinal axis (x) is parallel to the linear acceleration, characterized in that the step (S130) of determining further comprises: determining, from the first sensor signal, a first angle (φ) about the longitudinal axis (x) and a second angle (θ) about the transverse axis (y), the first angle ( φ) and the second angle (θ) define associated rotations that rotate the gravitational acceleration vector (g) parallel or anti-parallel to the vertical axis (a3); and storing the first angle (φ) and the second angle ( 0 ) defined adjustment rotation to allow a transformation, so that sensor signals of the acceleration sensor ( 50 ) in the acceleration-free state of the vehicle ( 70 ) indicate only one acceleration along the third acceleration axis (a3). Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Fahrzeug (70) zumindest einen Bewegungssensor aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiter Folgendes umfasst: – Erfassen eines Bewegungssignals von dem zumindest einen Bewegungssensors (80); und – Feststellen des beschleunigungsfreien Zustandes basierend auf dem Bewegungssignals.Method according to claim 1 or claim 2, wherein the vehicle ( 70 ) comprises at least one motion sensor, characterized in that the method further comprises: detecting a motion signal from the at least one motion sensor ( 80 ); and - determining the no-acceleration condition based on the motion signal. Verfahren zum Feststellen einer Orientierung einer Sensoreinheit eines Fahrzeuges (70), wobei das Fahrzeug (70) eine Längsachse (x), eine Querachse (y) und eine Vertikalachse (z) definiert, wobei die Vertikalachse (z) parallel zu einem Erdbeschleunigungsvektor (g) liegt und die Sensoreinheit (50) zumindest einen Beschleunigungssensor aufweist, wobei der Beschleunigungssensor eine vorbestimmte Ausrichtung zur Vertikalachse (z) aufweist und ausgebildet ist, um Sensorsignale für eine erste Beschleunigungsachse (a1) und eine zweite Beschleunigungsachse (a2), die verschieden sind von der Vertikalachse (z), auszugeben, gekennzeichnet durch – Erfassen (S210) eines zweiten Sensorsignals des Beschleunigungssensors in Antwort auf eine Linearbeschleunigung des Fahrzeuges (70) entlang der Längsachse (x); und – Ermitteln (S220) der Orientierung der Sensoreinheit in einer Ebene, die durch die Längsachse (x) und Querachse (y) aufgespannt wird, basierend auf dem erfassten zweiten Sensorsignal.Method for determining an orientation of a sensor unit of a vehicle ( 70 ), where the vehicle ( 70 ) defines a longitudinal axis (x), a transverse axis (y) and a vertical axis (z), wherein the vertical axis (z) is parallel to a gravitational acceleration vector (g) and the sensor unit ( 50 ) comprises at least one acceleration sensor, the acceleration sensor having a predetermined alignment with the vertical axis (z) and configured to output sensor signals for a first acceleration axis (a1) and a second acceleration axis (a2) other than the vertical axis (z) characterized by - detecting (S210) a second sensor signal of the acceleration sensor in response to a linear acceleration of the vehicle ( 70 ) along the longitudinal axis (x); and - determining (S220) the orientation of the sensor unit in a plane spanned by the longitudinal axis (x) and the transverse axis (y) based on the detected second sensor signal. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (S130; 220) des Ermittelns weiter Folgendes umfasst: – Ermitteln, aus dem zweiten Sensorsignal, eines dritten Winkels (ψ) um die dritte Beschleunigungsachse (a3), wobei der dritte Winkel (ψ) eine zugehörige Drehung definiert, die die Linearbeschleunigung des Fahrzeuges (70) parallel oder antiparallel zu der ersten Beschleunigungsachse (a1) dreht; und – Speichern der durch den dritten Winkel (ψ) definierten Kompensationsdrehung, um eine Transformation zu ermöglichen, so dass Sensorsignale des Beschleunigungssensors (50) bei Beschleunigungen entlang der Längsachse (x) des Fahrzeuges (70) nur eine Beschleunigung entlang der ersten Beschleunigungsachse (a1) anzeigen.Method according to one of claims 2 to 4, characterized in that the step (S130; 220 ) of determining further comprises - determining, from the second sensor signal, a third angle (ψ) about the third acceleration axis (a3), the third angle (ψ) defining an associated rotation representing the linear acceleration of the vehicle ( 70 ) rotates parallel or antiparallel to the first acceleration axis (a1); and - storing the compensation rotation defined by the third angle (ψ) to enable a transformation so that sensor signals of the acceleration sensor ( 50 ) at accelerations along the longitudinal axis (x) of the vehicle ( 70 ) indicate only one acceleration along the first acceleration axis (a1). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fahrzeug (70) einen weiteren Sensor (80) umfasst, der eine Drehung von zumindest einem Fahrzeugrad direkt oder indirekt erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass weiter folgende Schritte umfasst sind: – Ermitteln eines Beschleunigungswertes des Fahrzeuges (70) durch Erfassen von Sensorsignalen von dem weiteren Sensor (80); – Ermitteln eines Betrages der Linearbeschleunigung basierend auf dem zweiten Sensorsignal; und – Feststellen einer Abweichung des Beschleunigungswertes von dem Betrag der Linearbeschleunigung und Berücksichtigen der Abweichung in dem Schritt (S130; 220) des Ermittelns der Orientierung.Method according to one of the preceding claims, wherein the vehicle ( 70 ) another sensor ( 80 ), which detects a rotation of at least one vehicle wheel directly or indirectly, characterized in that the further steps of: - determining an acceleration value of the vehicle ( 70 ) by detecting sensor signals from the further sensor ( 80 ); Determining an amount of linear acceleration based on the second sensor signal; and determining a deviation of the acceleration value from the amount of the linear acceleration and taking into account the deviation in the step (S130; 220 ) of determining the orientation. Verfahren nach einem der vorhegenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weiter folgender Schritt umfasst ist: Ausgeben einer Warnung, falls die ermittelte Orientierung der Sensoreinheit (50) einen Fehleinbau signalisiert.Method according to one of the preceding claims, characterized in that it further comprises the following step: issuing a warning if the determined orientation of the sensor unit ( 50 ) signals a faulty installation. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren während einer Geradeausfahrt des Fahrzeuges (70) ausgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method during a straight travel of the vehicle ( 70 ) is performed. Computerprogrammprodukt mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm, welches ausgebildet ist, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen, wenn es auf einem Prozessor läuft.A computer program product having a computer program stored thereon configured to perform a method according to any one of claims 1 to 8 when running on a processor. Vorrichtung (300) zum Feststellen einer Orientierung einer Sensoreinheit (50), wobei die Sensoreinheit (50) zumindest einen Beschleunigungssensor aufweist und in einem Fahrzeug (70) eingebaut ist, gekennzeichnet durch – eine Erfassungseinheit (310) zum Erfassen eines ersten Sensorsignals von dem Beschleunigungssensor in einem beschleunigungsfreien Zustand des Fahrzeuges (70) und/oder eines zweiten Sensorsignals von dem Beschleunigungssensor in Antwort auf eine Linearbeschleunigung des Fahrzeuges (70); und – eine Verarbeitungseinheit (320) zum Ermitteln der Orientierung der Sensoreinheit relativ zu dem Fahrzeug (70) basierend auf dem ersten Sensorsignal und/oder dem zweiten Sensorsignal.Contraption ( 300 ) for determining an orientation of a sensor unit ( 50 ), wherein the sensor unit ( 50 ) has at least one acceleration sensor and in a vehicle ( 70 ), characterized by - a registration unit ( 310 ) for detecting a first sensor signal from the acceleration sensor in an acceleration-free state of the vehicle ( 70 ) and / or a second sensor signal from the acceleration sensor in response to a linear acceleration of the vehicle ( 70 ); and a processing unit ( 320 ) for determining the orientation of the sensor unit relative to the vehicle ( 70 ) based on the first sensor signal and / or the second sensor signal. Vorrichtung (300) nach Anspruch 10, wobei das Fahrzeug (70) ein Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssensor (50) ein drei-Achsen Beschleunigungssensor ist, der eine vorbestimmte Lage zu dem ESP aufweist, so dass die ermittelte Orientierung der Sensoreinheit (50) ebenso die Orientierung des ESP anzeigt.Contraption ( 300 ) according to claim 10, wherein the vehicle ( 70 ) has an Electronic Stability Program (ESP), characterized in that the acceleration sensor ( 50 ) is a three-axis acceleration sensor having a predetermined position to the ESP, so that the determined orientation of the sensor unit ( 50 ) also indicates the orientation of the ESP. Vorrichtung (300) nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssensor (50) in dem ESP integriert ist.Contraption ( 300 ) according to claim 10 or claim 11, characterized in that the acceleration sensor ( 50 ) is integrated in the ESP. Fahrzeug (70) mit einer Sensoreinheit (50), die zumindest einen Beschleunigungssensor aufweist, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (300) nach einem der Ansprüche 10 bis 12.Vehicle ( 70 ) with a sensor unit ( 50 ), which has at least one acceleration sensor, characterized by a device ( 300 ) according to any one of claims 10 to 12.
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